3.6. Розв'язування задач на суміші

Суміші – це системи, в яких співвідношення реагуючих компонентів може бути різним. Тому при розв’язуванні задач на знаходження компонентів сумішей потрібно писати не сумарне рівняння реакції, а для кожного компонента суміші окремо. Якщо в суміші є більше, ніж два компоненти, то для кожного третього компонента суміші необхідна додаткова умова в задачі.

Алгоритм 16

(метод алгебраїчних рівнянь з одним невідомим з використанням кількості речовини)

1. Записати повну і скорочену умову задачі.

2. Позначити масу (чи об’єм) одного з компонентів суміші через х.

3. Виразити масу (чи об’єм) другого компонента суміші через різницю загальної маси та х.

4. Обчислити кількості реагуючих речовин.

5. Записати рівняння реакцій.

6. Обчислити за рівняннями реакцій кількості продукту реакції.

7. Обчислити масу (чи об’єм) продукту реакції.

8. Записати алгебраїчне рівняння, розв’язати його, визначивши перше невідоме.

9. Визначити друге невідоме, віднявши від загальної маси суміші масу першого невідомого.

10. Записати відповідь.

Алгоритм 17

(метод системи рівнянь з двома невідомими з використанням кількості речовини)

1. Записати повну і скорочену умову задачі.

2. Позначити масу (чи об’єм) першого компоненту суміші через х, а другого – через у.

3. Обчислити кількості реагуючих речовин.

4. Записати рівняння реакцій.

5. Обчислити за рівняннями реакцій кількості продукту реакції.

6. Обчислити масу (чи об’єм) продукту реакції.

7. Скласти систему рівнянь з двома невідомими, розв’язати її, визначивши перше невідоме.

8. Визначити друге невідоме, віднявши від загальної маси суміші масу першого невідомого.

9. Записати відповідь.

Приклад 27

При розчиненні у хлоридній кислоті сплаву алюмінію з цинком масою 6,66 г виділилось 3,024 л водню. Визначити масу кожного металу у суміші.

Дано:	Розв’язання:
m (Al + Zn) = 6,66 г V (H2) = 3,024 л	І спосіб 1.Нехай m (Al) = х (г), тоді m (Zn) = 6,66 – х (г) 2. Які кількості реагуючих речовин? υ (Al) = (моль) υ (Zn) = (моль) 3. Яка кількість речовин водню виділяється? υ (H2) = = 0,135 (моль) 4. 2 Al + 6 HCl  2 AlCl3 + 3H2↑ Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2↑ 5. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з алюмінієм? 2 : 3 = : υ1 (H2) ; υ1 (H2)= (моль) 6. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з цинком? 1 : 1 = : υ2 (H2) ; υ2 (H2)= (моль) 7. Яка маса алюмінію в суміші? + = 0,135 65х + 119,88 – 18х = 157,95 х = 0,81 (г) 8. Яка маса цинку в суміші? m (Zn) = 6,66 – 0,81 = 5,85 (г) ІІ спосіб 1.Нехай m (Al) = х (г), тоді m (Zn) = у (г) 2. Які кількості реагуючих речовин? υ (Al) = (моль) υ (Zn) = (моль) 3. Яка кількість речовин водню виділяється? υ (H2) = = 0,135 (моль) 4. 2 Al + 6 HCl  2 AlCl3 + 3H2↑ Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2↑ 5. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з алюмінієм? 2 : 3 = : υ1 (H2) ; υ1 (H2)= (моль) 6. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з цинком? 1 : 1 = : υ2 (H2) ; υ2 (H2)= (моль) 7. Яка маса речовин у суміші? х + у = 6,66; + = 0,135; у = 6,66 – х, + = 0,135; х = 0,81 (г), у = 5,85 (г)
m (Al) - ? m (Zn) - ?
Відповідь: m (Al) = 0,81 г; m (Zn) = 5,85 г.

Задачі для самостійного розв’язування

1. Визначити масу заліза, який спалили в хлорі, якщо утворилось 8,125 г ферум (ІІІ) хлориду.

2. Визначити масу міді, яка окисниться киснем, взятим у кількості речовини 2 моль.

3. Визначити масу та кількість речовини фосфор (У) оксиду, утвореного при спалюванні в кисні фосфору масою 0,62 г.

4. Визначити об’єм водню, що виділиться при розчиненні в кислоті цинку масою 1,3 г.

5. Визначити, чи вистачить кисню, одержаного при термічному розкладанні калій перманганату масою 7,9 г, на повне окиснення міді масою 3,2 г?

6. Визначити, чи вистачить водню, одержаного при розчиненні у сульфатній кислоті алюмінію масою 0,81 г, на повне відновлення вольфраму з вольфрам (УІ) оксиду кількістю речовини 0,25 моль.

7. Яку масу кальцій гідроксиду можна одержати при дії води на негашене вапно масою 1,12 г?

8. Який об’єм водню виділиться при дії хлоридної кислоти на цинк кількістю речовини 0,4 моль?

9. Яка маса та який об’єм кисню утвориться при каталітичному розкладанні бертолетової солі масою 4,9 г?

10. Яка кількість речовини купрум (ІІ) гідроксиду була піддана термічному розкладу, якщо виділилось 0,56 л води у вигляді пару?

11. Який об’єм вуглекислого газу виділиться при термічному розкладанні вапняку масою 350 г, що містить 5% домішок?

12. Визначити масу кальцій карбонату у 500 г вапняку, що розклали, якщо виділилось 2,24 л газу.

13. Визначити масу домішок, що містилась у технічному кальцій карбіді масою 250 г СаС₂, якщо при дії на нього водою виділилось 2,24 л газу ацетилену С₂Н₂ та утворився кальцій гідроксид.

14. Яка маса купрум (ІІ) оксиду утвориться при спалюванні міді в кисні, що утвориться при термічному розкладі калій перманганату масою 3,8 г, що містить 2% домішок?

15. Обчислити масу кальцій оксиду, який утвориться при термічному розкладанні 20 кг вапняку, що містить 10% не карбонатних домішок.

16. Визначити масу домішок, що міститься в технічному алюмінії масою 65 г, якщо при розчиненні його у хлоридній кислоті виділиться 0,448 л газу.

17. При дії розчину сульфатної кислоти на 1 кг технічного магній карбонату виділилось 224 л вуглекислого газу. Визначити масову частку домішок у зразку магній карбонату.

18. Яка маса купрум (ІІ) оксиду прореагує з воднем, який утвориться в результаті взаємодії розчину сульфатної кислоти з 3,5 г технічного алюмінію, де масова частка домішок становить 10%?

19. Внаслідок згоряння сірки масою 2 г одержати сульфур (ІV) оксид об’ємом 1,12 л. Обчислити масову частку домішок у спаленому зразку сірки.

20. Яка маса технічного алюмінію, масова частка домішок в якому 15%, витратиться на добування алюміній сульфіду масою 30 г?

21. При окисненні міді масою 12,8 г киснем одержали 12 г купрум (ІІ) оксиду. Визначити масову частку виходу продукту.

22. При дії 4 г хлоридної кислоти на цинк добули 0,7 л газу. Визначити вихід продукту від теоретично можливого.

23. Яку масу сірки спалили, якщо одержали сульфур (ІV) оксид кількістю речовини 4,3 моль? Вихід продукту становить 80% від теоретичного.

24. При доокисненні карбон (ІІ) оксиду киснем одержали 6,72 л вуглекислого газу. Визначити об’єм кисню, який витратився на цей процес, якщо вихід продукту становив 85% від теоретично можливого.

25. Який об’єм газу одержали при термічному розкладанні калій нітрату масою 22,22 г, якщо вихід продукту становить 90% від теоретичного?

26. Окиснили сульфід цинку масою 19,4 г. Одержали сульфур (ІV) оксид об’ємом 3,36 л. Визначити вихід сульфур (ІV) оксиду.

27. Який об’єм водню виділиться, якщо 3,6 г кальцію обробити водою об’ємом 50 мл?

28. Яку масу амоніаку можна синтезувати з азоту масою 112 кг, якщо масова частка виходу амоніаку становить 72% від теоретично можливого.

29. Яку масу амоніаку можна синтезувати з азоту масою 336 кг, якщо масова частка втрат амоніаку під час синтезу складає 12%.

30. Яка маса амоній хлориду, масова частка домішок в якому 5%, витратиться на взаємодію з кальцій гідроксидом, якщо одержали амоніак об’ємом 5,712 л, що складає 85% від теоретично можливого?

31. Яку масу негашеного вапна можна одержати при випалюванні вапняку масою 500 кг, масова частка кальцій карбонату в якому 95%, якщо виробничі втрати при добуванні негашеного вапна складають 12%?

32. Амоніак масою 85 кг пропустили крізь нітратну кислоту масою 380 кг. Обчислити масу амоній нітрату, що утворився при цьому.

33. Оксид кальцію масою 14 г обробили розчином, що містить хлоридну кислоту масою 14,6 г. Визначити масу утвореної солі.

34. Нагріли суміш, що містить 28 г заліза та 24 г сірки. Обчислити масу утвореного ферум (ІІ) сульфіду та масу речовини, що не вступила в реакцію.

35. Крізь розчин, що містить баритову воду масою 51,3 г, пропустили вуглекислий газ об’ємом 4,48 л. Визначити масу утвореної солі.

36. До розчину, що містить 2 моль сульфатної кислоти, додали 2 моль калій гідроксиду. Яка сіль і якої маси утвориться?

37. Крізь розчин, що містить натрій гідроксид масою 7,5 г, пропустили сірководень об’ємом 56 л. Яка сіль утворилась і яка її маса?

38. Яка сіль утвориться при змішуванні розчинів, що містять 1,25 моль сульфатної кислоти та 1,1 моль калій гідроксиду? Яка її маса?

39. Яка сіль і якої маси утвориться при пропусканні вуглекислого газу, одержаного при спалюванні 3,2 г сірки, через розчин кальцій гідроксиду, що містить 37 г Са(ОН)₂.

40. До концентрованої нітратної кислоти масою 140 г додали мідні ошурки масою 44 г, що містять 27,7% домішок. Яка маса утвореної солі?

41. Обчислити кількість теплоти, яка поглинається під час утворення кисню об’ємом 6,72 л (н.у.) за реакцією 2KNO₃  2KNO₂ + O₂, ∆Н⁰ = 255 кДж.

42. Скласти термохімічне рівняння горіння цинку в кисні, якщо в результаті спалювання цинку масою 1,3 г виділилось 6,98 кДж теплоти.

43. Визначити об’єм метану, витраченого на обігрівання 80-квартирного будинку протягом доби, якщо витрати теплоти на 1 квартиру становлять 1200 кДж, а тепловий ефект горіння метану становить 803 кДж/моль.

44. Скільки теплоти виділиться при взаємодії 1,12 л фтору з надлишковою кількістю водню, якщо відомо, що теплота утворення фтороводню становить -150 кДж/моль?

45. У кисні спалили еквімолярну суміш алюмінію та цинку масою 18,4 г. Розрахуйте, скільки теплоти при цьому виділилось. Теплоти утворення оксиду алюмінію та оксиду цинку відповідно становлять -1675,7 кДж/моль та 0350,6 кДж/моль.

46. Суміш магнію та алюмінію масою 20 г помістили в надлишок розчину калій гідроксиду. Виділилось 11 л газу, виміряного при 25⁰С і тиску 1 атм. Обчислити масову частку алюмінію у вихідній суміші.

47. При розчиненні сплаву алюмінію та міді масою 3,81 г в надлишку концентрованого розчину натрій гідроксиду виділилось 2016 мл газу. Обчислити об’єм розчину нітратної кислоти з масовою часткою 88% (ρ=1,478 г/мл)., який витратиться на реакцію з вихідним сплавом такої ж маси.

48. При взаємодії залізних та мідних ошурок з розведеною сульфатною кислотою виділилось 8,96 л газу (н.у.). При обробці такої ж за складом і масою суміші концентрованою нітратною кислотою утворилась сіль, при термічному розкладанні якої виділяється 11,2 л. Визначити процентний склад суміші.

49. При дії на суміш заліза, міді та алюмінію масою 19,5 г надлишком розчину натрій гідроксиду одержали 10,08 л (н.у.) газу. Визначити масовий склад вихідної суміші, якщо при дії на масу суміші в 4 рази меншу надлишком хлоридної кислоти виділиться 3,36 дм³ газу (н.у.).

44